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Amorphous and Nanocrystalline Materials: Preparation, Properties, and Applications/Springer Verlag


Disordered Materials/Springer Verlag


金属なんでも小事典―元素の誕生からアモルファス金属の特性まで/講談社ブルーバックス



　

　　
　イントロダクション
アモルファスシリコン
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ポリシリコン
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■アモルファス＆ポリシリコン
　−　アモルファスシリコン


アモルファスシリコンの構造の模式図。この図では分かりやすく二次元で描いたが、実際は三次元構造である。

アモルファスとは？

　「アモルファス(amorphous)」とは、構成原子の配列に結晶構造のような長距離規則性を持たない固体状態のことを指す。アモルファス材料のなかには、準半導体としての電気的特性を示すものがあり、アモルファス半導体と呼ばれている。そのなかでも特に多用されているのはアモルファスシリコンである。


製造方法は？

　アモルファスシリコンは、蒸着法、スパッタ法、各種CVD法を用いて形成される。最も多用されているプラズマCVD法では、グロー放電により原料ガスのシラン(SiH4)シランジシラン(SiH6)を分解し、アモルファスシリコン薄膜を基板上に成長させている。基板には結晶シリコン、ガラス、耐熱プラスチックなどが用いられ、通常400℃以下で成長できる。大面積のものが比較的低コストで作成できることが大きな強みになる。


電気的性質

　アモルファスシリコンは、原料ガスに含まれる水素が膜中に取り込まれ、シリコンの未結合手(ダングリング・ボンド、dangling bond)が水素で終端されるため、欠損密度が比較的小さい。ただし、アモルファスシリコン膜中の電子や正孔などのキャリア移動度は、トラップ準位のため、結晶中のキャリア移動度と比べてはるかに小さな値になる。


性質を生かした応用例

　アモルファスシリコンは製造コストがかからないという利点がありながらも、キャリア移動度が極端に低かったり、オフ状態でのリーク電流が大きいなど、処理速度を追求するメモリやCPUのトランジスタなどには利用できない。しかし、それほどの処理速度を要求されない場合では十分活躍できる。

　例えば、液晶ディスプレイなどに用いられている「TFT(Thin Fil Transistor)」などがそうだ。(ただし、最近では液晶ディスプレイの性能向上のためにアモルファスシリコンではなくて、キャリア移動度の大きい「ポリシリコン(多結晶シリコン)」が注目されている。

　また、アモルファスシリコンは光電特性にも優れていることから、光エネルギーを電気エネルギーに変えるアモルファスシリコン太陽電池などにも利用されている。



イントロダクション ポリシリコンとは？